TATA SURYA & SISTEM KEPLANETAN LAIN

(1)

TATA SURYA & SISTEM

KEPLANETAN LAIN

•

Pembentukan Tata Surya

•

Anggota-anggota Tata Surya

•

Hukum Kepler

•

Sistem Keplanetan di Luar Tata Surya

Kompetensi Dasar:

Memahami konsep Tata Surya

Judhistira Aria Utama, M.Si.

Lab. Bumi & Antariksa

(2)

Pembentukan Tata Surya

 Digagas pertama kali oleh Rene Descartes (1644), dielaborasi oleh

Immanuel Kant dan dilajutkan oleh Pierre Simon de Laplace  Nebular Hypothesis.

Tata Surya

terbentuk sebagai

produk sampingan

dari pembentukan

Matahari.

(3)

 Kelahiran Tata Surya dapat dirangkum dalam 3 proses utama:

I. Keruntuhan awan gas dan debu II. Pemipihan awan karena rotasi

III. Kondensasi protobintang dan protoplanet

Bersamaan dengan keruntuhan yang terus

berlanjut, rotasi membentuk

daerah-daerah yang mulai berkontraksi secara

gravitasi. Daerah-daerah kondensasi

lokal ini akan

membentuk Matahari, planet-planet, satelit

alami, dan benda-benda Tata Surya

(4)

Ilustrasi seniman yang menunjukkan protobintang yang dikelilingi

bahan-bahan pembentuk planet.

(5)

Mengapa Berbeda?

Planet Kebumian

(6)

Terrestrial Planets Jovian Planets

Small size, low mass Large and massive

Dense, rocky solid surfaces Low density, huge gaseous atmospheres

Close to the Sun (within 1.5 AU) Farther away (from 5.2 to 30 AU)

Heavy gas atmospheres (N₂, O₂,

CO₂) Lighter elements, H and He Fast orbiting velocity Slow orbiting velocity

Few satellites (2) Many moons (over 60) Weak magnetic fields Strong magnetic fields No ring system Planetary rings

(7)

Mengapa Planet Dalam Tersusun atas Batuan

sementara Planet Luar Berupa Gas?

Ada tiga alasan utama:

 Di tempat terbentuknya planet-planet kebumian kondisinya terlampau

panas bagi gas raksasa untuk berkondensasi membentuk partikel padat.

 Ketika Matahari memulai reaksi termonuklir di pusatnya, angin Matahari

(solar wind; aliran partikel bermuatan yang keluar dari Matahari) meniup gas dan debu menjauh dari daerah tempat terbentuknya planet-planet kebumian. Di jarak yang semakin jauh, kekuatan angin Matahari pun berkurang.

 Fisik planet-planet kebumian relatif lebih kecil, sehingga gravitasi tidak

mampu menahan lepasnya gas-gas ringan ke angkasa. Berbeda halnya dengan planet-planet gas raksasa yang memiliki gravitasi lebih kuat, sehingga mampu menahan gas-gas dalam jumlah besar.

(8)

Latihan

 Dengan menggunakan informasi jari-jari Bumi yang besarnya 6370 km

dan percepatan gravitasi di permukaan Bumi g = 9,8 m/s2_{, (i) perolehlah}

massa jenis rata-rata Bumi! (ii) Dengan mengetahui bahwa massa jenis rata-rata granit di permukaan Bumi adalah 2,75x103 _kg/m3_{, apa yang}

dapat Anda simpulkan tentang massa jenis material di bagian dalam (interior) Bumi?

 Seandainya planet akan kehilangan atmosfernya saat kecepatan molekul

melampaui 1/6 kali kecepatan lepas, berapakah massa minimum yang diperlukan Merkurius untuk dapat mempertahankan keberadaan nitrogen di atmosfernya? (Diketahui: Mr N₂ = 28, radius Merkurius = 0,4 R_, temperatur permukaan Merkurius = 600 K)

 _               planet lepas planet M M v , km s R R 1 11 2 molekul r T v , km s M  _{0 157} 1

(9)

Kemiripan Di antara Mereka…

 Diduga, pada masa lalu air pernah hadir di seluruh planet kebumian

dalam fase yang berbeda-beda.

 Di Venus dan Merkurius air sudah lama menguap karena dekat-nya jarak dengan Matahari.

 Di Mars, air masih ada di daerah kutub dan di dekat permukaan.  Di Bumi, air berada dalam kondisi yang memungkinkannya hadir

(10)

 Merkurius tidak memiliki atmosfer karena jarak yang terlampau dekat dengan Matahari. Ketiadaan atmosfer berkontribusi pada tingginya temperatur permukaan planet.

 Venus justru memiliki atmosfer yang sangat tebal, yang

mengha-silkan efek rumah kaca berketerusan (runaway greenhouse effect) sehingga menjadikannya planet terpanas di Tata Surya!

(11)

Kemiripan Di antara Mereka…

 Badai yang besar merupakan hal yang umum di Jupiter,Saturnus,

dan Neptunus. Di Neptunus, angin yang kuat (mencapai 1100

km/jam) diamati di dekat ekuator. Sementara di Jupiter, juga di dekat ekuatornya, dikenal the Great Red Spot yang merupakan badai raksasa dengan kecepatan mencapai 500 km/jam.

 Planet-planet gas semuanya memiliki sistem cincin yang tersusun

(12)

Keanekaragaman yang Lainnya

Perbedaan mencolok antara Io dan Bulan

Vulkanik, sulfur….. Mati secara geologis,

(13)

Interior Planet Kebumian

Diferensiasi: terjadi pemisahan

(14)

Proses-Proses di Permukaan Planet



Empat proses geologis utama:



Kombinasi dari keempat proses ini memberikan apa

yang terlihat di permukaan planet-planet kebumian.

• Vulkanisme • Tektonisme • Erosi

• Pembentukan kawah

karena tumbukan dengan benda dari luar angkasa

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

Benda Kecil di Tata Surya: Planet Kerdil



Dwarf planet

atau planet kerdil adalah benda

langit yang memenuhi kriteria:

1. Orbitnya mengelilingi Matahari

2. Memiliki massa yang cukup untuk menghasilkan gaya gravitasi sendiri, berwujud benda tegar yang bentuknya mendekati bulat

3. Memiliki orbit yang memotong orbit objek lain di Tata Surya 4. Bukan satelit alam dari planet

(20)

Benda Kecil di Tata Surya: Asteroid

 Ada jutaan batuan ”kecil” disebut asteroid yang juga mengorbit

Matahari; sebagian besar berada di antara orbit planet Mars dan Jupiter (dikenal pula sebagai daerah sabuk utama).

 Asteroid dengan ukuran kurang dari 300 kilometer cenderung

memiliki bentuk yang tidak beraturan karena gravitasinya yang tidak cukup kuat memampatkan batuan untuk dapat memiliki bentuk sferis (membulat).

(21)

Asteroid dikelompokkan menurut kandungan mineral batuannya, yaitu:

asteroid tipe C (= carbonaceous): asteroid yang tersusun atas material silikat dengan banyak senyawa karbon sehingga terlihat sangat gelap. Komposisi material penyusunnya ini dapat diketahui dengan menganalisis spektrum cahaya Matahari yang dipantulkan permukaan asteroid (hanya 3% hingga 4% saja sinar Matahari yang dipantulkan). Spektrum pantulan ini menunjukkan bahwa asteroid jenis ini tergolong primitif, artinya batuan angkasa ini belum berubah sejak pertama kali terbentuk sebagai sisa-sisa pembentukan planet pada 4,6 milyar tahun yang lampau.

asteroid tipe S (= silicate): asteroid yang tersusun atas material silikat tanpa senyawa karbon, sehingga terlihat lebih terang daripada asteroid tipe C. Asteroid tipe ini memantulkan 15% sampai 20% cahaya yang tiba di permukaannya.

asteroid tipe M (= metal): asteroid yang tersusun atas logam besi dan nikel.

Asteroid logam lebih terang daripada asteroid tipe karbon dan silikat. Asteroid ini diduga terbentuk dari objek yang intinya mengalami diferensiasi. Objek-objek besar pada awal pembentukan Tata Surya memiliki temperatur yang cukup panas sehingga berada dalam keadaan cair. Keadaan seperti ini memungkinkan besi dan nikel terbenam ke arah pusat sementara material yang lebih ringan, seperti batuan silikat, bergerak ke arah permukaan. Karena objek-objek yang lebih kecil mendingin lebih cepat dibandingkan objek-objek yang lebih besar, intinya pun menjadi kurang terdiferensiasi. Dalam Tata Surya awal, kondisi yang dinamis membuat objek-objek besar dengan inti terdiferensiasi tersebut mudah mengalami tumbukan satu dengan lainnya. Saat bertumbukan itulah, objek-objek tersebut pecah dan menyisakan inti logam mereka yang sekarang menjadi asteroid tipe M ini.

(22)

(23)

Benda Kecil di Tata Surya: Komet

Komet menghabiskan sebagian besar waktunya pada jarak yang jauh dari Matahari  berselimutkan es!

Ketika mendekati Matahari, senyawa

volatile (es air, es metana, CO₂ beku, amonia beku dll) mulai bersublimasi menjadi gas.



Gas (ion) tail

(

menjauhi Matahari karena pengaruh angin Matahari

)



Dust tail

(

menjauhi Matahari karena tekanan foton

)

(24)

Benda Kecil di Tata Surya: Meteoroid

Jenis meteorit:

• Batuan

• Batuan-besi

• Besi

Banyak hubungan

dengan asteroid.

(25)

Hukum Kepler

Astronom berkebangsaan Jerman,

Johannes Kepler, berhasil

me-nyederhanakan teori tentang pergerakan planet dengan memanfaatkan data observasi yang ditinggalkan Tycho Brahe.

Johannes Kepler (1571-1630)

Grolier Encyclopedia

1. Orbit planet berbentuk elips dengan Matahari berada di salah satu

(26)

2. Vektor radius (garis hubung Matahari-planet) menyapu luas

dae-rah yang sama dalam selang waktu yang sama.

m

dA

r vdt

r mv dt

dA

L









1 2 1 2

Planet bergerak lebih cepat ketika di dekat Matahari (perihelion) dan sebaliknya lebih lambat ketika jauh

(27)

3. Pangkat tiga setengah-sumbu panjang orbit planet sebanding

dengan kuadrat periode revolusi planet.

 

p sentripetal grav p sentripetal M P p M M

F M a

F

M a

GM M

v

M

r

GM

r

GM

T

r

T

 









_

_







_









 









  





_

_







2 2 2 2 2 2 ₂ 3 2

2

4 r

GM

_M

T





3 2

₄

2

Berlaku pula untuk sistem lainnya; planet & satelit ataupun bintang

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

Sistem dengan Lebih dari 1 Planet

Hingga saat ini, sudah lebih dari 850 buah planet ditemukan

mengor-bit bintang selain Matahari. Adakah planet yang mendukung

kehidu-pan seperti Bumi?